发酵工程课程教学模式的改革与实践

王大红 ， 王 瑶 ， 古绍彬

(1.河南科技大学 食品与生物工程学院 ， 河南 洛阳 471023 ; 2.巩义第三中等专业学校 ， 河南 巩义 451252 ； 3.河南科技大学 食品加工与安全国家级实验教学示范中心 ， 河南 洛阳 471023)

0 前言

发酵工程是指利用微生物或动植物细胞的生命活动，将原料转化成人们所需物质的技术过程，该课程结合了生物学、物理学、数学、工程学等学科的特点[1]。河南科技大学的生物工程专业从2006年开始招收本科生，经过多年对教学体系的建设，已建立一支以博士、教授为主的师资队伍。但随着社会的进步和对人才需求的改变，如何培养出能够胜任现代企业需求的生物工程技术人才，对发酵工程的教学提出了新的挑战。本文是我们总结在讲授这门课所得到的经验和体会，希望和同行们进行交流和讨论，期待提高发酵工程教学水平。

1 理论教学

1.1 选择优秀的教材，优化教学内容

发酵工程主要包括微生物工业菌种筛选与选育、发酵培养基的制备与优化、灭菌工程、发酵过程的优化与控制、发酵产品的下游技术等内容[2]。目前，国内有很多版本的发酵工程教材，经过仔细筛选，2018年，选用江南大学陈坚院士和堵国成教授主编，2012年化学工业出版社出版的国家精品课程教材发酵工程原理与技术。该教材不仅仅包括发酵工程的基本理论，还包括了大量的编者研究成果实例。该教材的使用不仅有利于学生对理论知识的学习，而且通过案例教学使学生更容易掌握知识和了解更多的前沿知识。在讲授内容上，根据专业培养方案，避免与生物工程设备、生化分离工程知识点的重复，对发酵设备和下游工艺部分不讲或者少讲，把绝大部分时间用在发酵工程的上游和中游的知识点上。在讲授这些内容的同时，给大家推荐一些国外关于发酵方面的著名期刊，如Nature Biotechnology、Current Opinion in Biotechnology、Applied Microbiology and Biotechnology等，介绍最新的研究进展，更新学习内容；同时结合自己在读博士和科研期间的所见所闻，以举例的形式对问题予以讲解。

1.2 改进教学手段，提高教学效率

选择合适的教学方法对教学的效果起着决定性的作用，不仅可以提高学生的学习兴趣和积极性，还能提高学生的学习效率。经过多年的教学，根据发酵工程课程的特点，积极探索有效的课程改革方法并进行实践。

1.2.1教学模式的创新

目前，主流的课堂教学是以老师课堂上讲授为主的教学模式，这样的教学方式使学生主动性被抑制，学生缺少主动的去分析问题和解决问题，容易造成学生对该课程学习的消极情绪。因此，当务之急是改变传统教学模式，从而打造更加高效的课堂。根据多年教学摸索和总结，灵活运用案例教学和启发式教学，每节课的课后老师提出案例，并向学生提出相关问题，让学生充分运用网络资源进行查找答案，正式上课时让学生分组讨论，这样就成功地调动了学生的学习积极性。由于每组学生在课堂上均需讨论与发言，发言的结果记入小组的平时成绩中，这样学生就会主动到图书馆或者学校的电子数据库中查阅相关资料。学生通过查阅，学习了如何去查阅文献的基本技能，学习主动性和积极性得到充分调动。例如：在介绍醋的发酵工艺和特点时候，让大家分别查阅国内相关几大名醋的发酵工艺和各自的特点，在课上加以讨论，使大家掌握了固态和液态发酵方式的特点和产品的特点。

1.2.2教学手段的现代化

由于智能手机和平板电脑的普及，利用互联网上的在线教育平台进行教学是近年来的热点，如雨课堂、学习通等。在讲授该课程中，主要以多媒体教学为主，并灵活应用翻转课堂的教学手段。翻转课堂是研讨式教学的重要形式，把传统的老师讲学生听的模式翻转过来，教师可以通过网络通信工具，提前把学习内容和相关问题发给学生，学生带着问题自主完成知识点的学习，教师可以在课堂留出部分时间进行讨论和答疑，了解学生在学习中遇到的疑问，并予以解决。鼓励学生获得互联网上的优质教学资源，扩大视野，不要局限于课堂上老师所讲授的相关知识。充分挖掘其它网络教学资源，充分利用其他重点高校发布的“发酵工程”相关精品课程，如江南大学发酵工程原理与技术国家精品课程、华东理工大学发酵工程精品课程、天津科技大学发酵工艺学精品课程等。为了使教学过程更加生动，引入一些专业视频和动画，从而提高学生的学习热情。同时利用微信等聊天工具，搭建课程的网络交流平台，及时的解决学生提出的问题。本课程教学方式的改变加强了师生和学生的互动，课堂气氛融洽，教学效果良好。

2 实践教学

发酵工程是与生产实际应用结合紧密的一门工程课程，在教学学习过程中要注重理论与实践的密切联系。为了提高学生的实际工作能力和工程素质，就需要在教学中加强实践环节，增加实践教学在教学计划中的比重，需要对实践教学内容进行优化，才能达到教学目的。

2.1 优化发酵工程课程实验

围绕我院建设食品学科的特色，优化发酵工程课程的实验教学内容。近几年，我们把这门课的实验课安排在理论课之后的下一个学期，采用全部分组进行综合性大实验的实验体系。对实验内容进行合理优化和整合，实验内容与发酵工程紧密相关，按照发酵工艺的流程，分别从发酵工程的上游、中游和下游三部分进行连续实验。主要包括实验菌株的分离、种子的制备、培养基制备及灭菌、分批发酵、发酵工艺的优化、目标产物的制备和分析等。一共安排三周的时间，在实验过程中要求每一位学生自己动手操作完成自己的任务，从而形成了该课程实验教学的特色。实验结束后，除了上交实验报告外，要求每小组推出一名同学代表小组以PPT形式汇报实验过程和展现实验成果，其他同学通过别人的展示不仅可以看出自己的不足，而且又使学生更深地了解实验内容和实验过程等，做到心中有数，实验效果大大提高，而且通过课程实验可以加深理论知识的学习。

2.2 建设发酵工程课程见习基地

实验室完成的教学只是理论课的初步小实验，与实际生产相比存在一定的差距。因此，通过与实习基地沟通，组织学生到相关基地见习，如杜康控股、普莱柯、新春都制药、青岛啤酒(宜阳分厂)等基地进行参考学习。在参观过程时，由企业技术人员介绍企业的工厂布局，产品的生产流程、主要设备情况等，使学生了解相关产品的生产布局和生产工艺；同时对一些重点部分要详加介绍，如什么是二级和三级发酵、种子罐和液体发酵罐的区别等。结束后，学生总结实习内容，并说出自己的心得体会和收获，最后由教师进行概括性总结，回答学生的问题。这样，学生能够把课堂上的知识和生产实际紧密联系起来，从感性知识上升到理性认识，学生可以把收获和心得总结在实验报告上并提交。近年来，学院争取各方面的资源，大力建设校内实践基地，已建成葡萄酒生产线、酸奶生产线、果汁生产线和发酵中试平台，学生可以到相关平台进行实践。

2.3 引入创新实验

为了使学生能够更好地踏入工作岗位，我们在专业制定培养方案时，在第八学期前四周专门设立发酵工程课程相关的创新实验项目，该项目以3～5人为一个小组，该课程不仅要求学生积极主动去查阅资料和设计方案，而且要求学生互相配合，锻炼其协作能力。近年来，我们设置了多项与发酵工程相关的实验课题，如“板栗红枣果醋发酵工艺的优化”“纳他霉素的发酵生产”“聚赖氨酸产生菌株的筛选与选育”“豆粕饲料发酵工艺研究”“柿子酒的发酵过程研究”等，以专业教师分组指导的方式进行。

3 完善考核制度

在成绩考核方面，为了加大教学过程中的考核，课程考核体系的设置应具有一定的灵活性，能够比较正确的、全面的评价学生。在综合成绩评定中，期末卷面成绩占60%，平时的综合成绩占40%。平时成绩的评定主要包括缺席情况、课堂讨论的参加次数、课堂中小测成绩、课后作业完成情况，出勤占平时成绩的20%，课堂讨论占平时成绩的 40%，课堂测验成绩和课后作业完成各占20%。通过对学生综合考核评价，不仅激发了学生课堂讨论的积极性，同时也提高了学生的发现问题和解决问题能力。通过三年的实践，取得了较好的效果。因此，我们计划在以后的课程考核中，把平时成绩所占比例进一步提高，最终达到50%。

从近几年的教学实践看，学生都非常愿意参与到该课程的教学改革中，特别积极地参与到创新实验和实践活动中，通过改革不仅能使学生更好的对理论知识的学习，而且增强学生的动手能力，从而提高了学生的工科能力。学生在毕业论文和毕业设计的完成、研究生初试和面试、和踏入工作岗位等方面，自信心和竞争力明显增强。通过对《发酵工程》课程教学的初步改革，教学质量得到一定程度的提高，达到了培养应用型人才的目的。